Влияние условий роста на структуру и свойства эпитаксиальных слоев (SiC)1-x (AlN) x

• Автор: Абдэль-Ваххаб Абдэль-Кадер Базбаз Хийярат
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Оглавление.
Введение
Глава 1. Особенности получения эпитаксиальных слоев твердых 8 растворов (81С)].Х(АШ)Х
1.1. Широкозонные твердые растворы (81С)1_Х(АМ)Х и структуры на 8 их основе.
1.2 Эпитаксия (81С)1.Х(А1К)Х на подложках карбида кремния
1.3 Термодинамический анализ условий кристаллизации твердых 26 растворов (8]С)1.Х(АШ)Х.
Глава 2. Структура и морфология твердых растворов (81С)1.Х(АПЯ)Х
2.1. Влияние условий кристаллизации на морфологию эпитаксиальных 36 слоев твердых растворов (81С)1.Х(АШ)Х.
2.2.Травление карбида кремния и эпитаксиальных слоев-(81С)1.х(АИГ)х
2.3. Изучение однородности эпитаксиальных слоев (81С) 1_Х(А1Ы)Х
2.4. Исследование структуры эпитаксиальных слоев (81С))_Х(А1Ы)Х
Глава 3. Электрические свойства твердых растворов (81С)1.Х(АШ)Х
3.1. Электропроводность твердых растворов (81С)1.Х(А11Ч)Х
3.2.Вольт-амперные характеристики гетероструктур п-ЯЮ - 88 р-(8Ю),.х(А1М)х
3.3. Вольт-фарадные характеристики гетероструктур
Глава 4. Оптические свойства твердых растворов (81С)]_Х(А1М)Х
4.1. Экспериментальная установка и методика измерения оптических 112 свойств твердых растворов (81С)1.Х(АШ)Х
4.2. Фото - и электролюминесценция БЮ и гетероструктур на его 118 основе.
4.3 Катодолюминесценция твердых растворов (81С)|.Х(А1]Г)Х
Заключение
Литература
Введение.
Актуальность темы. Развитие электронной техники диктует необходимость расширения круга материалов применяемых для создания микроэлектронных приборов и устройств. Это вызвано стремлением к расширению областей применения этих приборов, возрастанием требований к их надежности, стабильности параметров и устойчивости к внешним неблагоприятным воздействиям. Одним из путей решения этой проблемы является создание изова-лентных и гетеровалентных твердых растворов на основе уже известных полупроводников. Подбирая соединения и их относительное содержание в твердых растворах можно создавать материалы с заранее заданными свойствами.
Одним из перспективных материалов для создания гетеровалентных твердых растворов, работающих в экстремальных условиях, является карбид кремния SiC. Это связано, в первую очередь, с высокой химической, механической, тепловой и радиационной стойкостью этого полупроводникового материала. Кроме того, существование большого числа политипных модификаций, энергия образования которых мало отличается друг от друга, может облегчить образование твердых растворов SiC с соединениями, имеющими различную кристаллографическую структуру.
В качестве другого компонента твердых растворов наибольший интерес представляют нитриды металлов III группы (AI!IN) периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Этот интерес обусловлен высокой вероятностью образования твердых растворов в этих системах (SiC-AIUN), особенно в системах SiC-AIN и SiC-GaN. Кроме того, минимум зоны проводимости в BN, A1N и GaN находится в центре зоны Бриллюэна, что позволяет прогнозировать существование твердых растворов SiC с указанными нитридами с эквивалентой зоной структурой. Это должно привести к возрастанию эффективности излу-чательной рекомбинации, что позволяет создать на основе этих твердых рас-

творов светодиоды и инжекционные лазеры с большой эффективностью. Одновременно из-за большой ширины запрещенной зоны в соединениях AmN, ширина запрещенной зоны твердых растворов также будет велика, что сместит спектральный рабочий диапазон приборов в коротковолновую область.
В последнее время утвердилось понимание, что в оптоэлектронике, особенно в приборах, использующих коротковолновую область видимого диапазона света и ультрафиолетовую область, перспективны твердые растворы карбида кремния с нитридом алюминия, благодаря тому, что при определенных составах они обладают прямой структурой зон и перекрывают интервал энергий от 3 до 6,2 эВ. Твердые растворы (SiC)i.x(AlN)x образуются и получают во всем диапазоне концентраций х. Важным свойством этих растворов является то, что в отличие от чистого A1N они могут обладать как n-типом, так и р-типом проводимости. В дополнение к этому, твердые растворы (SiC)i.x(AlN)x могут наследовать уникальные механические, химические и тепловые свойства карбида кремния. Особенно перспективны твердые растворы (SiC)i.x(AlN)x в приборах основанных на гетеропереходах (инжекционные лазеры, светодиоды, фотоприемники и т.д.), так как близость параметров решеток SiC и (SiC)i. X(A1N)X позволяет получить гетеропереходы на их основе с малым числом состояний на гетерогранице.
Получение подобных твердых растворов возможно только на основе полного и детального изучения характера взаимодействия компонентов твердых растворов и при выяснении связи между составом и их свойствами. Помимо этого процессы получения и исследования твердых растворов на основе карбида кремния представляют и теоретический интерес для развития представлений о закономерностях образования гетеровалентных твердых растворов, что пока является малоизученной проблемой. Важным представляется и то, что кристаллизация карбида кремния с соединениями, имеющими структуру вюрцита позволит контролируемо получать объемные монокристаллы и эпитаксиальные слои крайне редко получаемого политипа -2Н.

Выводы к главе 1.
1. Усовершенствована технологическая установка для получения гетероструктур SiC-(SiC)i_x(AlN)x методом сублимации на подложках SiC. Определены конфигурации тепловых полей и характер распределения температуры в зоне роста. По ним определены оптимальные градиенты температур и расстояния между источником и подложкой.
2. Определены условия, при которых растущие слои имеют определенный тип электропроводности.
3. Показано, что использование сублимационного травления подложек SiC в парах Si и последующее выращивание эпитаксиальных слоев в едином непрерывном процессе позволяет получать структурно - совершенные эпитаксиальные слои и гетеропереходы SiC-(SiC)i.x(AlN)x с малым числом состояний на границе.
4. Установлено, что наибольшее влияние не состав растущих слоев (SiC)i.x(AlN)x оказывает соотношение парциальных давлений азота и аргона в зоне роста. Скорость роста эпитаксиальных слоев также зависит от соотношения парциальных давлений N2 и Ат. При изменении Аг на Не скорость роста увеличивается, а концентрация A1N в эпитаксиальных слоях уменьшается, и оптимальные температуры изменяются. Это связано с изменением градиента температур и при этом структура эпитаксиальных слоев получается несовершенной.
5. Исследованы эпитаксиальные слои твердых растворов (SiC)i.x(AlN)x на электронном микроскопе с микроанализатором ЭММА-2. Установлено, что состав эпитаксиальных слоев (SiC)i.x(AlN)x однозначно определяется составом горячепрессованных источников и соотношением парциальных давлений азота и аргона, что хорошо согласуется с результатами термодинамического расчета.